JP5636883B2 - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート状部材を冷却する冷却装置、及びその冷却装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、熱によって用紙上のトナーを溶融させて画像を定着させる定着装置が多く用いられている。この種の定着装置の定着温度は、トナーや用紙の種類、用紙の搬送速度などによって異なるが、一般的に、１８０℃〜２００℃程度となるように制御されている。また、定着処理直後の用紙の温度は、１００℃〜１３０℃程度の高い温度となっている。このため、定着処理直後の時点では、用紙上のトナーはまだ溶融状態にあり、その後、用紙が排紙トレイに排出されることにより、トナーが冷えて完全に硬化する。

しかし、連続的に印刷が繰り返し行われ、排紙トレイに多量の用紙が積載された場合は、用紙が外気に曝されにくくなるため、用紙の放熱が妨げられトナーが硬化しにくくなる。さらに、積み重ねられた用紙の重みで用紙に圧力が生じることと相俟って、軟化したトナーの粘着力によって用紙同士が貼り付く所謂ブロッキングと呼ばれる現象が生じ、画像品質を著しく低下させる問題がある。最悪の場合は、トナーによって貼り付いた用紙同士が剥がれなくなり、無理に剥がそうとすると、トナーが剥離したり、用紙が破れてしまったりする。

従来、上記トナーの硬化不良の対策として、例えば、用紙を担持して搬送する無端状の搬送ベルトを冷却ローラやファンによって冷却することで、搬送ベルト上の用紙を冷却する方法が提案されている（特許文献１の図６、特許文献２参照）。

しかしながら、上記従来の冷却方法では、搬送ベルトに接触する用紙の片面側は効果的に冷却されるが、紙の内部から裏側に渡ってはまだ熱が残るため、冷却処理終了後に、内部から裏側に残る熱が表側に拡散することによって表側の温度が再上昇する。さらに、用紙が厚くなるほど、用紙の内部から裏側を冷却するのは困難となる。このため、従来の冷却方法では、特に厚紙などに対する冷却効果は不十分であった。

また、上記従来の構成において、十分な冷却効果を得るには、搬送ベルトを長くして搬送ベルトと用紙との接触時間を長くしたり、冷却装置の冷却性能を大幅に高めたりしなければならず、装置が大型化する問題が生じる。

本発明は、斯かる事情に鑑み、装置の大型化を抑制しつつ、冷却効果を向上させることが可能な冷却装置、その冷却装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

本発明は、記録媒体の表側に接触する表側ベルトと当該記録媒体の裏側に接触する裏側ベルトとによって当該記録媒体を搬送するベルト搬送手段と、前記表側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該表側ベルトを介して前記記録媒体を表側から冷却する第１の冷却部材と、前記第１の冷却部材に対して前記記録媒体を搬送する搬送方向に位置をずらして配設されるとともに、前記裏側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該裏側ベルトを介して前記記録媒体を裏側から冷却する第２の冷却部材と、を備え、前記記録媒体に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置を通過した当該記録媒体を、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材との間で加熱することなく、前記記録媒体の表裏の熱を、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材とによって奪うものである。

これにより、記録媒体をその両面側（表側と裏側）から冷却することができるので、記録媒体の片面のみを冷却する場合に比べて、記録媒体の温度を効果的に低下させることができる。また、これにより、冷却時間を短縮することができるため、装置の小型化を図ることが可能となる。

本発明によれば、記録媒体をその両面側から冷却することができるので、厚く形成された記録媒体であっても効果的に冷却することが可能となる。また、本発明によれば、冷却性能が向上することにより、冷却時間を短縮することができ、しいては装置の小型化を図れるようになる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。 搬送ベルトの拡大図である。 一対の冷却部材を並列に接続した冷却液循環経路の構成を示した概略図である。 一対の冷却部材を直列に接続した冷却液循環経路の構成を示した概略図である。 本発明と比較例におけるそれぞれの冷却時の記録媒体の温度変化を表したグラフである。 本発明の第２実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。 本発明の第３実施形態における冷却時の記録媒体の温度変化を表したグラフである。 本発明の第４実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。 前記冷却液循環経路のさらに別の実施形態の構成を示した概略図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１は、本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１００に着脱可能に構成されており、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備えている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザ光を照射するようになっている。

また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、支持部材としての複数のローラ２１〜２４に張架されており、それらローラ２１〜２４のうちの１つが駆動ローラとして回転することによって、中間転写ベルト１０は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト１０の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１０の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト１０を張架する１つのローラ２４に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト１０の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

画像形成装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録媒体Ｐを収容した複数の給紙カセット１３が配設されている。各給紙カセット１３には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１４が設けてある。また、画像形成装置本体１００の図の左側の外面には、機外に排出された記録媒体Ｐをストックする排紙トレイ２０が設けてある。

画像形成装置本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１３から二次転写ニップを通って排紙トレイ２０へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側にはレジストローラ１５が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置８、冷却装置９、一対の排出ローラ１６が順次配設されている。定着装置８は、例えば、内部に図示しないヒータを有する定着部材としての定着ローラ１７と、定着ローラ１７を加圧する加圧部材としての加圧ローラ１８を備える。定着ローラ１７と加圧ローラ１８とが接触した箇所には、定着ニップが形成されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から帯電された各感光体２の表面にレーザ光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

中間転写ベルト１０を張架するローラの１つが回転駆動し、中間転写ベルト１０を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１０はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト１０に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。

給紙ローラ１４が回転することによって、給紙カセット１３から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１５によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト１０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置８に送り込まれ、定着ローラ１７と加圧ローラ１８によって記録媒体Ｐが加圧及び加熱されてトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは、冷却装置９によって冷却された後、一対の排出ローラ１６によって排紙トレイ２０に排出される。

以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、上記本発明の画像形成装置に搭載されている冷却装置の構成について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。
図２に示すように、冷却装置９は、上下方向に互いに対向して配設された一対の搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを備える。各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂは無端状のベルト部材で構成されており、それぞれ、一対の支持ローラ３１によって張架されている。それらの一対の支持ローラ３１のうちの一方は、図示しない駆動源によって回転駆動するように構成されており、当該支持ローラ３１はその回転により搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを回転させて記録媒体Ｐを搬送する搬送手段として機能する。詳しくは、支持ローラ３１の図の矢印に示す方向への回転駆動によって、対向するベルト面が互いに同一の速度でかつ同方向に移動するように各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂが回転し、これにより、各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの間に挟まれる記録媒体Ｐが図の右側から左側へ搬送される。

また、図２に示すように、一対の搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの内側には、それぞれ冷却部材３２Ａ，３２Ｂが配設されている。各冷却部材３２Ａ，３２Ｂは、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを介して互いに対向して配設されており、それぞれ、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの記録媒体Ｐと接触する面（外周面）とは反対側の面（内周面）に当接している。また、各冷却部材３２Ａ，３２Ｂには、それらを搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂに当接する方向へ加圧する加圧手段としてのバネ部材３３が取り付けられている。なお、各冷却部材３２Ａ，３２Ｂを各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂに対して圧接させず、単に接触させるだけの構成としてもよい。

図３は、上記搬送ベルトの拡大図である。
図３に示すように、各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂは、内周側のベース層３０１と、外周側の弾性層３０２とで構成される。例えば、ベース層３０１の材料としてはポリイミド、弾性層３０２の材料としてはシリコンゴムを適用できる。また、ベース層３０１と弾性層３０２に良熱伝導性のフィラーを添加してもよい。また、ベース層３０１として、ポリイミドの代わりにステンレス等の金属材料を適用することも可能である。

図４は、上記冷却装置に設けた冷却液循環経路の構成を示した概略図である。
図４に示すように、冷却装置９は、冷却液の熱を放熱する放熱部３４と、冷却液を循環させるポンプ３５と、冷却液を貯蔵するタンク３６と、上記一対の冷却部材３２Ａ，３２Ｂ、放熱部３４、ポンプ３５及びタンク３６を連結して冷却液を環流させる循環路としての配管３７とを備える。一対の冷却部材３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ冷却液が通過する冷却液流路３２０を内部に有している。各冷却液流路３２０は、ジョイント３８を介して配管３７と接続されており、冷却部材３２Ａ，３２Ｂが配管３７に対して接離可能に構成されている。このため、メンテナンスなどの際に、冷却部材３２Ａ，３２Ｂのみを容易に分離できるようになっている。なお、ジョイント３８は、液漏れ防止用の弁を有するものが好ましい。上記放熱部３４には、配管３７に連結されているラジエータ３９と、そのラジエータ３９に向かって送風するファン４０が設けられている。図４に示す例では、一対の冷却部材３２Ａ，３２Ｂが配管３７によって互いに並列に接続されているが、図５に示す例のように、冷却部材３２Ａ，３２Ｂを直列に接続してもよい。

以下、上記本発明の第１実施形態に係る冷却装置の作用・効果について説明する。
図２において、一対の搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの間に記録媒体Ｐが進入すると、回転する搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂによって記録媒体Ｐは下流（図の左側）へと搬送される。このとき、当該記録媒体Ｐが、各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの互いに対向するベルト面に接触することによって、冷却部材３２Ａ，３２Ｂが搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを介して記録媒体Ｐの表側と裏側とから熱が奪い冷却する。

また、図４において、タンク３６に貯蔵された冷却液は、ポンプ３５によって図の矢印の方向に送られる。冷却液は、各冷却部材３２Ａ，３２Ｂを通過する際に、上記冷却部材３２Ａ，３２Ｂが記録媒体Ｐから奪った熱を吸熱する。その後、冷却液は、放熱部３４を通過する際に冷却されタンク３６に戻る。このように、冷却液を冷却部材３２Ａ，３２Ｂと放熱部３４との間で循環させて吸熱と放熱のサイクルを繰り返し行うことにより、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを介して記録媒体Ｐを両面から冷却する。

図６は、本発明と比較例における冷却時の記録媒体の温度変化を表したグラフである。同図において、（ａ）が比較例、（ｂ）が本発明を示す。
本発明の冷却装置は、図２に示す第１実施形態の構成と同様のものであり、比較例の冷却装置は、図２に示す冷却装置９において、一対の冷却部材３２Ａ，３２Ｂのうち、片側のみを設けた構成としている。また、記録媒体の温度検知は、表面と裏面とで別々に行った。

まず、比較例の場合、記録媒体は片側に設けた冷却部材によって冷却される。このため、図６（ａ）に示すように、特に冷却部材を設けた側の表面の温度が低下するが、記録媒体の内部から裏面に渡っては熱が残っているため、冷却処理終了後、内部から裏面側の熱が拡散することによって表面の温度が上昇する。そして、そのまま断熱状態で放置しておくと、記録媒体の温度は表面から裏面まで均一の温度Ｔ_L［℃］に収束する。

一方、本発明の場合は、記録媒体が一対の冷却部材によって両面から冷却されるので、図６（ｂ）に示すように、表面と裏面の各温度を共に効果的に低下させることができる。その結果、上記比較例では、記録媒体の温度をＴ_H［℃］からＴ_L［℃］に低下させるのに必要な冷却時間がｔ［ｓ］であるのに対し、本発明の場合は、比較例での冷却時間の６割以上を低減した約０．３５ｔ［ｓ］となり、冷却時間を大幅に短縮することができる。また、記録媒体の冷却時間は、記録媒体の搬送速度が一定の場合、冷却部材の記録媒体搬送方向の長さに比例するので（冷却時間＝冷却部材の記録媒体搬送方向の長さ／搬送速度）、冷却時間が短縮されることにより、冷却部材の記録媒体搬送方向の長さを短くすることができ、装置の小型化を図れる。

また、本実施形態では、冷却部材３２Ａ，３２Ｂを搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂに圧接させていることにより、冷却部材３２Ａ，３２Ｂと搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂとの接触、及び搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂと記録媒体Ｐとの接触を十分に確保することができ、冷却効果が向上する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。
図７に示すように、第２実施形態に係る冷却装置９は、４つの搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを有し、これらの２つずつが互いに対向して搬送ベルト対を構成している。また、それらの二対の搬送ベルト対は、記録媒体搬送方向に並んで配設されている。各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、上記第１実施形態と同様に、それぞれ、一対の支持ローラ３１によって張架されおり、一対の支持ローラ３１のうちの一方が図示しない駆動源によって回転駆動することにより、対向するベルト面が互いに同一の速度でかつ同方向に移動するように回転するようになっている。図７に示す例では、各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄが回転することによって、記録媒体Ｐは図の右側から左側へ搬送される。

また、各搬送ベルト対において、対を成す一方の搬送ベルトの内側には冷却部材３２Ａ（又は３２Ｂ）が配設されているが、その配設位置は、記録媒体搬送方向の上流側（図の右側）の搬送ベルト対と下流側（図の左側）の搬送ベルト対とでは上下逆になっている。具体的に、図７の左側の搬送ベルト対３０Ａ，３０Ｂにおいては、冷却部材３２Ｂが下側の搬送ベルト３０Ｂの内側に配設されており、図７の右側の搬送ベルト対３０Ｃ，３０Ｄにおいては、冷却部材３２Ａが上側の搬送ベルト３０Ｃの内側に配設されている。また、各冷却部材３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、搬送ベルト３０Ｂ，３０Ｃの記録媒体Ｐと接触する面とは反対側の面に当接している。

上記冷却部材３２Ａ，３２Ｂを配設した各搬送ベルト３０Ｂ，３０Ｃに対向する他方の搬送ベルト３０Ａ，３０Ｄの内側には、加圧手段としてのバネ部材４２に付勢される加圧ローラ４１が複数配設されている。各加圧ローラ４１は、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｄの記録媒体Ｐと接触する部位の内周面を冷却部材３２Ａ（又は３２Ｂ）側へ加圧しており、これにより搬送ベルト対は互いに圧接している。

なお、図７において、右側の搬送ベルト対３０Ｃ，３０Ｄの互いに対向するベルト面の間には隙間があるが、正しくは、対向するベルト面は加圧ローラ４１の加圧により互いに圧接している。また、各搬送ベルト対において、対向するベルト面を互いに圧接させず、単に接触させるだけの構成としてもよい。また、各搬送ベルト対において、加圧ローラ４１と冷却部材３２Ａ，３２Ｂとの配設位置を、それぞれ上下逆転させた構成としてもよい。さらに、互いに対向する搬送ベルトのうち、冷却部材を配設していない搬送ベルトを、ベルト以外のローラ等の回転体や、回転しないガイド部材とすることも可能である。

以上、本発明の第２実施形態に係る構成の特徴部分について説明したが、その他の構成については、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

以下、上記本発明の第２実施形態に係る冷却装置の作用・効果について説明する。
図７において、記録媒体Ｐは、図の右側の搬送ベルト対３０Ｃ，３０Ｄ、次いで図の左側の搬送ベルト対３０Ａ，３０Ｂによって下流（図の左側）へと搬送される。まず、記録媒体Ｐが図の右側の搬送ベルト対３０Ｃ，３０Ｄの間に進入すると、上側の搬送ベルト３０Ｃ内に配設された冷却部材３２Ａによって記録媒体Ｐの表側（上面）から熱が奪われ冷却される。次に、記録媒体Ｐが図の左側の搬送ベルト対３０Ａ，３０Ｂの間に進入すると、下側の搬送ベルト３０Ｂ内に配設された冷却部材３２Ｂによって記録媒体Ｐの裏面（下面）から熱が奪われて冷却される。

このように、本発明の第２実施形態においても、２つの冷却部材３２Ａ，３２Ｂによって記録媒体を両面から冷却することができるので、記録媒体の温度を効果的に低下させることができる。また、これにより、冷却時間を短縮することができるため、装置の小型化を図れる。また、この場合、加圧ローラ４１によって、冷却部材と搬送ベルトとの接触、及び搬送ベルトと記録媒体との接触が十分に確保されるため、冷却効果が向上する。

また、第２実施形態では、図２に示す第１実施形態とは異なり、２つの冷却部材３２Ａ，３２Ｂを互いに対向するように配設しておらず、冷却部材３２Ａ，３２Ｂを別個の搬送ベルト対にそれぞれ１つずつ配設して、互いに位置を（記録媒体搬送方向に）ずらして配設している。このため、第２実施形態では、第１実施形態の構成に比べて、冷却部材３２Ａ，３２Ｂが搬送ベルト３０Ｃ，３０Ｂに当接することによるベルト回転方向（走行方向）の抵抗を軽減することができ、搬送ベルトを回転させるのに必要な駆動力を低減することができる。従って、第２実施形態の構成は、搬送ベルトの駆動力が小さく、第１実施形態の構成を採用することが困難な場合（冷却部材と搬送ベルトとの当接面圧を確保しつつ搬送ベルトを回転させるのが駆動力不足で困難な場合）に採用することが好ましい。一方、第１実施形態の構成は、搬送ベルトの駆動力を確保できれば、記録媒体の表裏をほぼ同時に冷却することができるため、記録媒体をより効果的に冷却することが可能である。

図８は、本発明の第３実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。
図８に示すように、本発明の第３実施形態に係る冷却装置９は、図２に示す第１実施形態の構成に比べて、記録媒体搬送方向に長い一対の搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを備える。各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの内側には、それぞれ冷却部材３２Ａ，３２Ｂと複数の加圧ローラ４１が配設されている。詳しくは、上側の搬送ベルト３０Ａにおいては、冷却部材３２Ａが記録媒体搬送方向の上流側（図の右側）に配設され、加圧ローラ４１は記録媒体搬送方向の下流側（図の左側）に配設されている。一方、下側の搬送ベルト３０Ｂにおいては、上側の搬送ベルト３０Ａとは反対に、冷却部材３２Ｂが記録媒体搬送方向の下流側（図の左側）に配設され、加圧ローラ４１が記録媒体搬送方向の上流側（図の右側）に配設されている。すなわち、冷却部材３２Ａ，３２Ｂと加圧ローラ４１とが、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを介して互いに対向して配設されている。なお、上側の搬送ベルト３０Ａと下側の搬送ベルト３０Ｂに配設された加圧ローラ４１と冷却部材３２Ａ，３２Ｂとの配設位置を、上下逆転させてもよい。また、この実施形態においても、対向するベルト面を互いに圧接させず、単に接触させるだけの構成としてもよい。

以上、本発明の第３実施形態に係る構成の特徴部分について説明したが、その他の構成については、第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

以下、上記本発明の第３実施形態に係る冷却装置の作用・効果について説明する。
図８において、記録媒体Ｐが回転する搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂによって下流（図の左側）へと搬送される際、まず、記録媒体Ｐは上側に配設された冷却部材３２Ａの位置を通過する。このとき、上側に配設された冷却部材３２Ａによって記録媒体Ｐの表側（上面）から熱が奪われ冷却される。次に、記録媒体Ｐは下側に配設された冷却部材３２Ｂの位置へと搬送され、下側に配設された冷却部材３２Ｂによって記録媒体Ｐは裏面（下面）から熱が奪われて冷却される。

図９は、本発明の第３実施形態における冷却時の記録媒体の温度変化を表したグラフである。
この場合も、記録媒体の温度検知は、表面と裏面とで別々に行った。
上記のように、第３実施形態の構成では、まず、記録媒体が表面側から冷却されるので、図９に示すように最初は特に表面の温度が低下する。次に、記録媒体が裏面側から冷却されることにより、裏面の温度が低下し、表面温度と裏面温度とが逆転する。その後、断熱状態で放置しておくと、表面及び裏面の温度は均一の温度Ｔ_L［℃］に収束する。この場合、記録媒体の温度をＴ_H［℃］からＴ_L［℃］に低下させるのに必要な冷却時間は、図６（ａ）に示す比較例における冷却時間の３割程度を低減した約０．７ｔ［ｓ］となり、冷却時間を短縮することができる。

このように、本発明の第３実施形態においても、記録媒体を両面から冷却することができるので、記録媒体の片面のみを冷却する場合に比べて、記録媒体の温度を効果的に低下させることができる。また、これにより、冷却時間を短縮することができるため、装置の小型化を図ることが可能となる。

また、本発明の第３実施形態の構成は、２つの冷却部材３２Ａ，３２Ｂを記録媒体搬送方向に互いに位置をずらして配設しているので、図７に示す第２実施形態と同様に、冷却部材３２Ａ，３２Ｂが搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂに当接することによるベルト回転方向（走行方向）の抵抗を軽減することができ、搬送ベルトを回転させるのに必要な駆動力を低減することができる。さらに、第３実施形態の構成は、図７に示す構成に比べて、搬送ベルトの設置数を少なくすることができるので、装置を小型化することができる。具体的には、図８に示す本構成は、図７に示す構成に比べて、２つの支持ローラ３１の径寸法分程度、記録媒体搬送方向に短縮することが可能となる。

図１０は、本発明の第４実施形態に係る冷却装置の構成を示した概略図である。
図１０に示すように、本発明の第４実施形態に係る冷却装置９は、図８に示す構成に加え、各搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂ内に複数のファン４３を備える。複数のファン４３は、加圧ローラ４１同士の間から搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂの記録媒体Ｐと接触する面とは反対側の面に向かって送風するように配設されている。この場合、複数のファン４３は、その送風によって搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂを冷却し、記録媒体Ｐの冷却効果を補助する補助冷却手段として機能するので、冷却効果が向上する。また、ファン４３の風圧によって、対向するベルト面の圧接を補助することもできるので、搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂと記録媒体Ｐとの接触、及び搬送ベルト３０Ａ，３０Ｂと冷却部材３２Ａ，３２Ｂとの接触をより確実に確保することができるようになり、さらに冷却効果を向上させることができる。それ以外に、第４実施形態に係る冷却装置は、図９に示す第３実施形態に係る冷却装置と同様の作用・効果を奏することができるが、これについては上記説明の通りであるので説明を省略する。

図１１は、上記本発明における冷却液循環経路のさらに別の実施形態の構成を示した概略図である。
図１１に示すように、この実施形態では、放熱部３４にヒートポンプ熱交換器４４を設けている。それ以外の構成は、図４に示す構成と同様である。ヒートポンプ熱交換器４４は、蒸発器４５と圧縮機４６と凝縮器４７及び膨張弁４８を有する。ヒートポンプ熱交換器４４内には冷媒が循環しており、蒸発器４５によって冷却液から吸熱を行い、液体からガスに変化した冷媒は圧縮機４６で高温高圧ガスとなり、凝縮器４７で冷却されて凝縮液となった後、膨張弁４８で減圧・減温される。このようなヒートポンプ熱交換器を使用することで、冷却液循環経路中の冷却液を外気温未満にまで冷却することが可能となり、冷却部材による記録媒体の冷却性能が大幅に向上する。

以上のように、本発明に係る冷却装置は、記録媒体の一面に接触する第１のベルト部材と、その記録媒体の他面に接触する第２のベルト部材とを備え、それらのベルト部材のそれぞれの記録媒体と接触する面とは反対側の面に当接する第１の冷却部材及び第２の冷却部材を備えているので、各冷却部材により記録媒体をその両面側から冷却することができる。これにより、厚く形成された記録媒体であっても効果的に冷却することができ、ブロッキング等の不具合の発生を防止することができる。また、本発明によれば、冷却性能が向上することにより、冷却時間を短縮することができ、しいては装置の小型化を図れるようになる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、記録媒体を冷却する冷却装置に本発明の構成を適用した場合を例に説明したが、本発明の構成は用紙以外のシート状部材を冷却する冷却装置にも適用可能である。また、本発明の冷却装置を搭載する画像形成装置は、図１に示すものに限らない。その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも、本発明の冷却装置を搭載可能である。

９ 冷却装置
３０Ａ 搬送ベルト（ベルト部材）
３０Ｂ 搬送ベルト（ベルト部材）
３０Ｃ 搬送ベルト（ベルト部材）
３０Ｄ 搬送ベルト（ベルト部材）
３２Ａ 冷却部材
３２Ｂ 冷却部材
３３ バネ部材（加圧手段）
３４ 放熱部
３５ ポンプ
３７ 配管（循環路）
４１ 加圧ローラ（加圧手段）
４２ バネ部材（加圧手段）
４３ ファン（補助冷却手段）
４４ ヒートポンプ熱交換器
３２０ 冷却液流路
Ｐ 記録媒体（シート状部材）

特許４１０９８８６号公報 特開２００９−１７５２６０号公報

Claims (10)

1. 記録媒体の表側に接触する表側ベルトと当該記録媒体の裏側に接触する裏側ベルトとによって当該記録媒体を搬送するベルト搬送手段と、
   前記表側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該表側ベルトを介して前記記録媒体を表側から冷却する第１の冷却部材と、
   前記第１の冷却部材に対して前記記録媒体を搬送する搬送方向に位置をずらして配設されるとともに、前記裏側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該裏側ベルトを介して前記記録媒体を裏側から冷却する第２の冷却部材と、
   を備え、
   前記記録媒体に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置を通過した当該記録媒体を、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材との間で加熱することなく、前記記録媒体の表裏の熱を、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材とによって奪うこと
   を特徴とする冷却装置。
2. 記録媒体の表側に接触する表側ベルトと当該記録媒体の裏側に接触する裏側ベルトとによって当該記録媒体を搬送するベルト搬送手段と、
   前記表側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該表側ベルトを介して前記記録媒体を表側から冷却する第１の冷却部材と、
   前記第１の冷却部材に対して前記記録媒体を搬送する搬送方向に位置をずらして配設されるとともに、前記裏側ベルトにおける前記記録媒体と接触する面とは反対側の面に接触して、当該裏側ベルトを介して前記記録媒体を裏側から冷却する第２の冷却部材と、
   を備え、
   前記記録媒体に対する最終の加熱が行われた後に、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材とによって前記記録媒体を表側と裏側から冷却すること
   を特徴とする冷却装置。
3. 前記表側ベルトは第１のベルト部材と第３のベルト部材を有し、
   前記裏側ベルトは前記第１のベルト部材と対向する第４のベルト部材と前記第３のベルト部材と対向する第２のベルト部材を有し、
   前記第１の冷却部材を前記第１のベルト部材に配設し、
   前記第２の冷却部材を前記第２のベルト部材に配設した請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記第１の冷却部材を、前記第２の冷却部材よりも前記記録媒体を搬送する搬送方向の上流側に配設した請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記第１の冷却部材を、前記第２の冷却部材よりも前記記録媒体を搬送する搬送方向の下流側に配設した請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記表側ベルトと前記裏側ベルトを互いに接触又は圧接させるローラを有し、
   前記ローラは、前記表側ベルトと前記裏側ベルトとを介して前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材とにそれぞれ対向して配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記第１の冷却部材及び前記第２の冷却部材は冷却液が通過する冷却液流路を内部に有し、
   前記冷却液の熱を放熱する放熱部と、
   前記冷却液を循環させるポンプと、
   前記第１の冷却部材、前記第２の冷却部材、前記放熱部及び前記ポンプを連結して前記冷却液を環流させる循環路とを備える請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材を直列に接続し、前記第１の冷却部材と前記第２の冷却部材のうち、記録媒体搬送方向の下流側の冷却部材から上流側の冷却部材に冷却液が流れるようにした請求項７に記載の冷却装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 定着ローラと加圧ローラによって記録媒体に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置と、
    請求項４又は５に記載の冷却装置と、を備え、
    前記第１の冷却部材を前記定着ローラ側に配設し、
    前記第２の冷却部材を前記加圧ローラ側に配設したことを特徴とする画像形成装置。

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